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海岸带盐沼是最重要和最具生产力的生态系统,在维持海岸带生态环境中具有不可替代的地位。近年来人为干扰促进了外来种在全世界范围的入侵,盐沼面积呈大幅度减少的趋势,海岸带成为受影响最严重的环境之一。外来种入侵导致了当地原有生态系统生物组分及生态过程的变化,关于滨海湿地生态演替及其干扰的研究是目前国际上生态系统生态学与恢复生态学研究的重要内容之一。
互花米草原产北美洲大西洋沿岸,为禾本科米草属多年生草本植物,因其保滩护岸和促淤造陆功能于1979年引入我国,目前已成为我国沿海潮间带的主要盐沼植物。由于其顽强的生命力、高生产力和扩张优势,互花米草在为海滨湿地的保护和生态修复提供先锋植物种质资源的同时,也影响了一些本地物种的生存,其典型的“两面性”引起了学术界的广泛关注和热烈争论。
江苏沿海处于我国沿海地区中部,90%以上为平原型粉沙淤泥质海岸,发育有大面积的海岸盐沼植被。本文以江苏省沿海潮间带互花米草盐沼为对象,与对应的潮间带光滩进行比较,通过潮间带湿地生态系统生物多样性特征变化的分析,探讨了当前由于人类活动导致滨海湿地景观严重破碎化的情况下,外来种互花米草在我国江苏沿海的生长对于当地潮间带湿地生态系统过程与功能的影响,并分析了互花米草入侵我国潮间带滩涂后的生态效应及其生态系统服务。
得出结论如下:1.互花米草植被改变了潮间带沉积物生物地球化学过程,提高了滨海土壤的肥力,加快了海滨滩涂湿地的演替与潮间带光滩相比,互花米草盐沼土壤有机质、全N、全P、铵态N、有效P含量均显著增加,但含盐量和pH未发生显著变化。其中,米草盐沼中土壤有机质含量表现为随着向海距离的减小而下降,并且在互花米草的不同生长季节含量发生变化,表现为在植物的成熟期间具有与光滩相近的有机质含量;土壤全N亦随着向海梯度出现变化,而铵态N没有向海的梯度变化。所有土壤理化性质的改变均体现出与米草生长的一定相关性,可见互花米草在潮间带的生长,改善了土壤肥力条件,为海岸带盐沼的生态演替准备了条件。
由于米草密集的植株对潮水中颗粒的滞留作用、潮水的冲刷作用以及植物新陈代谢和微生物的分解作用,互花米草盐沼中沉积物颗粒变细。另外互花米草根系活动导致沉积物理化环境发生较大变化,潮间带土壤还原性减弱,在根际分泌物和微生物的作用下增加了沉积物对潮水中微量元素的吸附。
2.互花米草盐沼中大型底栖动物多样性下降,物种组成明显改变相比于光滩的粉沙淤泥质特性,互花米草盐沼内部土壤的砂性减弱,土壤粒径更细,并且土壤环境的还原性减弱而氧化性相对升高,因而导致适应光滩生存的原有沙生大型底栖动物不能在此生存,群落结构组成发生明显变化,代之以少数兼有较高密度及生物量的物种,物种多样性减少,但生物量仍然较大。另外调查发现,在淤长型海岸,互花米草的生长使潮间带原有大型底栖动物的生态位沿向海方向发生了移动。
3.互花米草盐沼土壤微生物量增大,活性提高,土壤微生物群落生理功能多样性增高互花米草盐沼土壤微生物量随季节发生变化,总体上高于光滩。互花米草的生长增加了土壤酶活性,土壤微生物群落生理功能多样性升高。土壤微生物的碳源利用分析表明互花米草盐沼具有与光滩相似的生理功能类群,但其生理活性增加,并且在不同季节,随着植物生长状况的变化,土壤微生物的生理功能多样性发生相应的变化。土壤细菌16SrRNA分析发现互花米草盐沼土壤微生物群落组成相对于光滩发生了变化,并且随季节变化而发生改变。
4.互花米草盐沼的生态系统服务我国互花米草最主要的生态系统服务功能体现在其抵抗海岸带侵蚀和促淤造陆方面,在江苏海岸带,互花米草盐沼加快了新生湿地的演替速度,相对于光滩,其促淤效益可观。在保护海岸带湿地生境中具有较好的生态效应。
江苏沿海互花米草盐沼内多毛类生物双齿围沙蚕成为底栖动物中的优势种,成为当地渔民在滩涂中采挖的经济类生物。其下方光滩中分布的较多沙性大型底栖动物也是当地潮滩的主要资源生物。作为潮间带湿地的先锋物种,互花米草对江苏沿海潮滩部分资源生物的保护具有一定意义。
与自然演替相比,互花米草在江苏潮间带的生长促进了滩涂的淤积,改善了潮间带土壤理化环境条件,一定程度上加快了新生湿地的植物群落演替,同时增加了淤长型海岸潮间带湿地的面积,在目前沿海滩涂开发与湿地生态保护的矛盾中起了一定的缓解作用。但是作为外来入侵物种,其生长必然会造成正、负两方面的效应。对外来种在海滨生态系统的生态效应研究仍需要进行长期深入的研究。